Иондаушы ғарыштық сәулелер
Кіріспе
I. Ғарыштық сәулелер және оларды зерттеу мәселелері.
1. 1. Ғарыштық сәулелер туралы жалпы мәліметтер
1. 2. Галактикалық ғарыштық сәулелер
1. 3. Екінші реттік ғарыштық сәулелер
1. 4. Ғарыштық сәулелерді зерттеу мәселелері
II. Әсері: ғарыштық сәулелердің технологиялық және биологиялық эффектілері.
2. 1. Технологиялық әсерлесу
2. 2. Биологиялық әсерлесу
2. 3. Ғарыштық сәулелерден туатын радиациялық доза
2. 4. Моделдеу, мониторинг және Жер атмосферасындағы бөлшектер ағымын болжау
2.5. Нейтронды мониторларды пайдаланып бөлшектер ағымын бақылау мен болжау
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
I. Ғарыштық сәулелер және оларды зерттеу мәселелері.
1. 1. Ғарыштық сәулелер туралы жалпы мәліметтер
1. 2. Галактикалық ғарыштық сәулелер
1. 3. Екінші реттік ғарыштық сәулелер
1. 4. Ғарыштық сәулелерді зерттеу мәселелері
II. Әсері: ғарыштық сәулелердің технологиялық және биологиялық эффектілері.
2. 1. Технологиялық әсерлесу
2. 2. Биологиялық әсерлесу
2. 3. Ғарыштық сәулелерден туатын радиациялық доза
2. 4. Моделдеу, мониторинг және Жер атмосферасындағы бөлшектер ағымын болжау
2.5. Нейтронды мониторларды пайдаланып бөлшектер ағымын бақылау мен болжау
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Иондаушы сәулелердің табиғи көздерінің бірі ғарыштық сәулелер болып табылады. Зарядты бөлшек үдеткіштері жасалғанға дейін ғарыштық сәулелер жоғары энергиялы иондаушы бөлшектердің бірден – бір көзі болды.
Ғарыштық сәулелерді зерттеу арқылы оның құрамындағы бөлшектердің үдетілу жолдары анықталып кейбір атмосфералық процестерді түсіндіруге болады. Сондықтан ғарыштық сәулелерді иондаушы сәулелердің көзі ретінде қарастырып олардың бағытын анықтау көкейкесті мәселелердің бірі болып саналады.
«Ғарыштық сәулелер» термині Гесса жүмысымен байланысты пайда болды, эртүрлі бөліктерде ауаның иондалу деңгейін зерттеген. Осы тәжірибеге дейін бірнеше уақыт бұрын жер бетінде ауа иондалады деп тұжырымдалған. Секунд сайын орташа есеппен 1см3-та 1 жүп ион түзіледі. Бүндай иондалудың себебі жөнінде сұрақ пайда болды. Болжам, ол радиоактивті заттарды сәулелендіріп жасалады, жекелей алғанда радон, оның іздері ауада болады, иондалу өзгертілмей сақталатыны анықталды және құрғақ ауа жабық ыдысқа орналасқанда онда бірнеше уақыт сақталады. Иондалудың азаятыны да анықталған, бірақ толығымен жоғалмайды, тұйық ыдыс 2,5 см жуандықтағы мырыш қабығымен қапталғанда. Бұл иондаушы сәуле көзі жабық ыдыс сыртында болатын болжамды дэлелдеді. Ал сэуленің өзі ү-сәулеге ұқсас, мырыш қабатынан өте алады. Бұл сәуленің көзі радиоактивті зат болады ма, жоқ па анықтау үшін Гюкель және Гесс ауаның иондалу тиімділігіне өлшеу жүргізді, оны 5000 м биіктікке дейінгі ауа шарында көтергенде тұйық ыдыста бекітілген.
Иондаушы сәулелердің табиғи көздерінің бірі ғарыштық сәулелер болып табылады. Зарядты бөлшек үдеткіштері жасалғанға дейін ғарыштық сәулелер жоғары энергиялы иондаушы бөлшектердің бірден – бір көзі болды.
Ғарыштық сәулелерді зерттеу арқылы оның құрамындағы бөлшектердің үдетілу жолдары анықталып кейбір атмосфералық процестерді түсіндіруге болады. Сондықтан ғарыштық сәулелерді иондаушы сәулелердің көзі ретінде қарастырып олардың бағытын анықтау көкейкесті мәселелердің бірі болып саналады.
«Ғарыштық сәулелер» термині Гесса жүмысымен байланысты пайда болды, эртүрлі бөліктерде ауаның иондалу деңгейін зерттеген. Осы тәжірибеге дейін бірнеше уақыт бұрын жер бетінде ауа иондалады деп тұжырымдалған. Секунд сайын орташа есеппен 1см3-та 1 жүп ион түзіледі. Бүндай иондалудың себебі жөнінде сұрақ пайда болды. Болжам, ол радиоактивті заттарды сәулелендіріп жасалады, жекелей алғанда радон, оның іздері ауада болады, иондалу өзгертілмей сақталатыны анықталды және құрғақ ауа жабық ыдысқа орналасқанда онда бірнеше уақыт сақталады. Иондалудың азаятыны да анықталған, бірақ толығымен жоғалмайды, тұйық ыдыс 2,5 см жуандықтағы мырыш қабығымен қапталғанда. Бұл иондаушы сәуле көзі жабық ыдыс сыртында болатын болжамды дэлелдеді. Ал сэуленің өзі ү-сәулеге ұқсас, мырыш қабатынан өте алады. Бұл сәуленің көзі радиоактивті зат болады ма, жоқ па анықтау үшін Гюкель және Гесс ауаның иондалу тиімділігіне өлшеу жүргізді, оны 5000 м биіктікке дейінгі ауа шарында көтергенде тұйық ыдыста бекітілген.
Пайдаланылған әдебиеттер.
1. Зингер С. «Первичные космическое излучение и его временное вариации». М. 1975.
2. В. Л. Гинзбург «Происхождение космических лучей». М. 1969.
3. «Физика экспериментальных частиц и космических лучей». Под. Ред. Дж. Вильсона М. 1969.
4. Дорман В. Ф. «Физика солнечных космических дучей». М. Л. 1985.
5. Сыроватский С. И. «Физика космических лучей». М. Л. 1990.
1. Зингер С. «Первичные космическое излучение и его временное вариации». М. 1975.
2. В. Л. Гинзбург «Происхождение космических лучей». М. 1969.
3. «Физика экспериментальных частиц и космических лучей». Под. Ред. Дж. Вильсона М. 1969.
4. Дорман В. Ф. «Физика солнечных космических дучей». М. Л. 1985.
5. Сыроватский С. И. «Физика космических лучей». М. Л. 1990.
Жоспар
Кіріспе
I. Ғарыштық сәулелер және оларды зерттеу мәселелері.
1. 1. Ғарыштық сәулелер туралы жалпы мәліметтер
1. 2. Галактикалық ғарыштық сәулелер
1. 3. Екінші реттік ғарыштық сәулелер
1. 4. Ғарыштық сәулелерді зерттеу мәселелері
II. Әсері: ғарыштық сәулелердің технологиялық және биологиялық эффектілері.
2. 1. Технологиялық әсерлесу
2. 2. Биологиялық әсерлесу
2. 3. Ғарыштық сәулелерден туатын радиациялық доза
2. 4. Моделдеу, мониторинг және Жер атмосферасындағы бөлшектер ағымын болжау
2.5. Нейтронды мониторларды пайдаланып бөлшектер ағымын бақылау мен болжау
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Иондаушы сәулелердің табиғи көздерінің бірі ғарыштық сәулелер болып табылады. Зарядты бөлшек үдеткіштері жасалғанға дейін ғарыштық сәулелер жоғары энергиялы иондаушы бөлшектердің бірден - бір көзі болды.
Ғарыштық сәулелерді зерттеу арқылы оның құрамындағы бөлшектердің үдетілу жолдары анықталып кейбір атмосфералық процестерді түсіндіруге болады. Сондықтан ғарыштық сәулелерді иондаушы сәулелердің көзі ретінде қарастырып олардың бағытын анықтау көкейкесті мәселелердің бірі болып саналады.
Ғарыштық сәулелер термині Гесса жүмысымен байланысты пайда болды, эртүрлі бөліктерде ауаның иондалу деңгейін зерттеген. Осы тәжірибеге дейін бірнеше уақыт бұрын жер бетінде ауа иондалады деп тұжырымдалған. Секунд сайын орташа есеппен 1см3-та 1 жүп ион түзіледі. Бүндай иондалудың себебі жөнінде сұрақ пайда болды. Болжам, ол радиоактивті заттарды сәулелендіріп жасалады, жекелей алғанда радон, оның іздері ауада болады, иондалу өзгертілмей сақталатыны анықталды және құрғақ ауа жабық ыдысқа орналасқанда онда бірнеше уақыт сақталады. Иондалудың азаятыны да анықталған, бірақ толығымен жоғалмайды, тұйық ыдыс 2,5 см жуандықтағы мырыш қабығымен қапталғанда. Бұл иондаушы сәуле көзі жабық ыдыс сыртында болатын болжамды дэлелдеді. Ал сэуленің өзі ү-сәулеге ұқсас, мырыш қабатынан өте алады. Бұл сәуленің көзі радиоактивті зат болады ма, жоқ па анықтау үшін Гюкель және Гесс ауаның иондалу тиімділігіне өлшеу жүргізді, оны 5000 м биіктікке дейінгі ауа шарында көтергенде тұйық ыдыста бекітілген.
Егер иондалу радиоактивті заттар есебінен жасалған болса, онда жерден бұл сәуленің тиімділігін жою мөлшері бойынша, ал нәтижесінде олардың иондалу деңгейі доғарады. Бірақ та өлшеу нәтижесі кездейсоқ болып шықты.
Иондалу тиімділігінің азаюы бірінші 1000 метрге көтерілгенде ғана байқалады, эрі қарай көтергенде азаю емес, тиімділіктің үлғаюы байқалады жэне 5000 м биіктікте иондалу үш есе көп болып шықты, жер бетіндегімен салыстырғанда.
Осы зерттеу нәтижесінде, жер бетіндегі ауаның иондалуы оның радиоактивті сәуле бөлуі арқылы ғана жүретіні жөнінде тұжырым жасалды, жекелей алғанда ол ғарыштан жерге өтетін жерден тыс түзілістің күші енетін сәуле әсерімен негізделген. Бұл сәулелер ғарыштық сәулелер деген атау алды.
Гесс тәжірибесінен кейін 50 жылдан астам уақыт өтті, осы уақыт аралығында ғарыштық сәулелерге тиімді зерттеулер жасалынды. Осы зерттеулердің нәтижесінде табиғатты зерттеудің нәтижесінде табиғаттың мүлде кездейсоқ қасиеті байқалды, электрондық позитрондық будың пайда болуы, олардың жоғалуы, әртүрлі салмақтағы мезонның пайда болуы және олардың өзара түзілісі сияқты.
I. Ғарыштық сәулелер және оларды зерттеу мәселелері.
1.1. Ғарыштық сәулелер туралы жалпы мәліметтер.
Ғарыштық сәулелер - әлем кеңістігінен Жерге үнемі келіп тұратын жоғары энергиялы бөлшектер. Олардың бастапқы сәуле деп аталатын негізгі бөлігі -- протондар. Сондай-ақ ғарыштық сәулелердің құрамында бастапқы бөлшектердің жер атмосферасындағы атом ядроларымен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатын элементар бөлкпектердің ағыны (екінші реттік сәуле) да болады.
Ғарыштық сәулелер элементар бөлшектердің құрылысы мен олардың түрленуін зерттеуге мүмкіндік беретін, жоғары және аса жоғары энергиялы бөлшектердің табиғи көзі болып табылады. Ғарыштық сәулелерді зерттеу арқылы оның құрамындағы бөлшектердің үдетілу жолдары анықталып, жұлдыз аралық (бәлкім, галактика аралық) ортадағы кейбір астрофиз. процестерді түсіндіруге болады. Зарядты бөлшек үдеткіштері жасалғанға дейін ғарыштық сәулелер жоғары энергиялы бөлшектердің бірден-бір көзі болды. Бастапқы космостық сәуле негізінен, энергиясы 109 эв-тан артық бөлшектерден тұрады. Тіпті кейбір жеке бөлшектің энергиясы 1020-1021 эв-қа дейін жетеді. Бұрын белгісіз болған көптеген элементар бөлшектер алғаш рет Ғарыштық сәулелердің құрамынан табылды. Олардың ыдырауы және атом ядросымен әсерлесуі жөніндегі алғашқы мағлұматтар да осы Ғарыштық сәулелерден алынды. Қазіргі үдеткіштердегі бөлшектердің энергиясы 1011 -- 1012 эв-тан аспайтындықтан, әлі де болса аса жоғары энергиялы бөлшектердің бір-бірімен әсерлесуі жөніндегі мәліметтер тек ғарыштық сәулелер арқылы ғана алынады.
Ғарыштық сәулелер негізінен Күн жүйесінен тыс кеңістіктен келеді. Бұл сәулелерді г а л а к т и к а л ы қ Ғарыштық сәулелер деп атайды. Ал Күн активтілігіне байланысты пайда болатын энергиясы төмен сәулелер күннен келетін ғарыштық сәулелер делінеді. Күн активтілігі жоғарылағанда ғарыштық сәулелердің бұл бөлігінің үлесі де едәуір артады. Аса жоғары энергиялы бөлшектер біздің Галактикадан тыс кеңістіктен (метагалактикадан) де келуі мүмкін. Жерге келетін ғарыштық сәулелер энергиясының шамасы Күн сәулесі энергиясының ағынынан әлдеқайда аз болады. Бүкіл Галактика масштабындағы ғарыштық сәулелер энергиясының орташа тығыздығы едәуір жоғары ( ~1 эвсм3) болады. Оның мөлшері гравитациялық энергияның, магнит өрісінің, жұлдыз аралық газ қозғалысы кинетикалық энергиясының, жұлдыздар шығаратын электромагниттік сәуле энергиясы тығыздықтарының қосындысына жуық. Сондыңтан, тұтасынан алғанда, ғарыштық сәулелер Галактика эволюциясына ықпал етуге тиіс.
Ғарыштық сәулелер физикасындағы зерттеу жұмыстары негізінен, ядролық физика (ғарыштық сәулелердің затпен әсерлесуі, пайда болуы, қасиеті және олардың элементар бөлшектермен әсерлесуі) және космостың физика (бастапқы ғарыштық сәулелердің құрамы мен бөлшектердің энергиялық спектрі, галактикалық және Күннен келетін ғарыштық сәулелердің пайда болуы мен таралуы, ғарыштық сәулелердің жер атмосферасымен, планета аралық кеңістіктегі күн желімен және соққы толқындармен әсерлесуі т.б.) деп аталатын екі бағытта жүргізіледі. Үдеткіштер техникасы өркендеген сайын бірінші бағыттағы зерттеулер жөғары энергия физикасына қарай ығысып барады. Ғарыш кеңістігінің Жерге жақын бөлігін спутниктердің және ғарыштық ракеталардың көмегімен тікелей зерттеудің нәтижесінде екінші бағыттағы зерттеулер алыстағы ғарыш объектілеріне қарай ауысуда. Ғарыштық сәулелердің көмегімен алынған мәліметтердің микродүние (өлшемі 10 -13 см - ден кіші) физикасы мен ғарыштық (108 -- 1028 см) физиканың дамуында ерекше маңызы бар. Ғарыштық сәулелердің ауаны иондалалатынын алғаш рет (1912) неміс физигі В. Гесс байқаған. Жер бетінен алыстаған сайын ауаның иондалу дәрежесі өсетіндіктен, Гесс бұл сәулелерді ғарыштан келеді деп жорамалдаған.
Магнит өрісінде орналасқан Вильсон камерасындағы ғарыштық сәулелердің ізін зерттеудің (Д. В. Скобельцын, 1927) және стратосфераға көтерілген газ разрядты есептеуіштер арқылы ғарыштық сәулелер бағытының ауытқуын бакылаудың (С.Н. Вернов және Р.Милликен 1935 -- 37) нәтижесінде бастапқы ғарыштық сәулелердің зарядты бөлшектерден (көбіне протондардан) тұратындығы анықталды. Жер бетінен шамамен 30 км биіктікке көтерілген ядролық фотоэмульсияда сутектен басқа ауыр элемент ядроларының да іздері байқалды (Б. Питерс т.б., 1948). Ғарыштық сәулелерді одан әрі зерттеу кезінде (1932 -- 49) позитрон, мюон, пи-мезон, К-мезон, Л-гиперон сияқты көптеген бөлшектер табылды. Вильсон камерасында нөсерлер деп аталатын, бір жерден шығып бір бағытта таралатын бөлшектер тобын алғаш рет (1932) П. Блэкетт пен Дж. Оккпалини ашты. Ғарыштық сәулелердің биік таудағы станциялары (В. И. Векслер, Н. А. Добротин т. б.) мен стратосферада (С. Н. Вернов т. б.) жүргізілген зерттеулер арқылы екінші реттік ғарыштық сәулелер бастапқы сәуле құрамындағы белшектердің ауадағы атом ядроларымен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатыны дәлелденді.
1.2. Галактикалық ғарыштық сәулелер.
В.Л.Гинзбург пен И.С.Шкловский ұсынған (1955) гипотеза бойынша аса жаңа жұлдыздар галактикалық ғарыштық сәулелердің көзі болып есептеледі. Жердің жасанды спутниктері мен планета аралық автомат станциалардағы тіркеуіш аппараттардың көмегімен бастапқы ғарыштық сәулелер тікелей зерттеле бастады. Протон сериялы спутниктерде энергиясы ~ 1015 эв-қа дейінгі бастапқы сәуле бөлшектері тікелей анықталды. Сов. Луноход-1 т. б. қондырғылардың көмегімен ғарыштық сәулелердің құрамы жер магнитосферасынан тыс аймақта ұзақ уақыт бойы зерттелді. Эксперименттік зерттеулердің нәтижесінде ғарыштық сәулелердің таралу бағыты жағынан изотропты болатындығы, яғни барлық бағытта бірдей таралатындығы анықталды. Жердің магнит өрісімен әсерлесуі салдарынан (Лоренц күші) зарядты бөлшектер бастапқы бағыттан ауытқиды. Сондықтан жер бетіндегі ғарыштық сәулелердің интенсивтілігі мен энергиялық спектрі, бақылау нүктесінің геомагниттік координатасы мен сәуленің түсу бағытына байланысты өзгереді. Геомагниттік өрістің әсері оның күш сызықтары мен бөлшектің қозғалу бағыты арасындағы бұрыштың шамасына пропорционал болады.
Бастапқы Ғарыштық сәулелер құрамында 90% - тей протондар, 7% - ке жуық α - бөлшектер және аз ғана мөлшерде (1%) басқа элемент ядролары бар.
Осыған қарамастан ғарыштық сәулелер энергиясының 50% - ке жуығы реттік нөмірі бірден артық (Z 1) элемент ядролары арқылы тасымалданады. Ғарыштық сәулелер құрамында Li, Ве, В сияқты табиғатта аз таралған элементтер көбірек кездеседі, сонымен қатар ауыр ядролар (Z 6) да болады. Ғарыштық сәулелер көзінде көбіне ауыр ядролар үдетіледі де, жеңіл ядролар олардың жұлдыз аралық заттармен әсерлесуі кезінде пайда болады.
Ғарыштық сәулелер құрамында электрондар мен позитрондар (~1%), сондай-ақ жоғары энергиялы (100 Мэв-тан жоғары) фотондар (~ 0,01 %) да бар. Үлесі аз болғанмен фотондар (γ - кванттар) ғарыштық сәулелер көздерін анықтауда елеулі роль атқарады. Өйткені фотондар магнит өрісінде езінің бағытын өзгертпейді. Жер магнитосферасындағы радиациялық белдеулердің пайда болуында ғарыштық сәулелердің шешуші маңызы бар.
Күн бетінде байқалатын хромосфералық атқылау кезінде ғарыштық сәулелердің интенсивтілігі қысқа мерзімге болса да артады.
4 - сурет. Бастапқы ғарыштық сәуле құрамындағы ядролардың фотоэмульсиядағы іздері ( Z - химиялық элементтің реттік номері)
Кейбір хромосфералық атқы-лау кезінде ғарыштық сәулелердің Күннен келетін бөлігі галактикалық бөлігінен жүздеген есеге дейін артып кетеді (мыс, 1956 ж. 23 ақпанда байқалған атқылауда 300 есеге дейін артты). Галактикалық ғарыштық сәулелерге қарағанда Күннен келетін ғарыштық сәулелердің энергиясы аз (энергетикалық спектрі жұмсақ) болады. Ол орта есеппен алғанда жалпы интенспвтіліктің бірнеше процентін ғана құрайды. Күннен келетін ғарыштық сәулелер жоғарғы ендіктегі ионосфера қабатына елеулі әсерін тигізеді. Бұл сәулелердің энергетикалық спектрі және олардың таралуы мен бұрыштық анизотропиясы жөніндегі мәліметтер планета аралың кеңістіктегі магнит өрісінің құрылысы жөнінде нақты деректер алуға мүмкіндік береді.
Сәуле ағынының өзгерісін зерттеу геомагниттік ұйтқу, полярлық жар-қыл сияқты көптеген геофизикалық құбылыстарды түсіндіруге көмектеседі. Га-лактпкалық ғарыштық сәулелер интенспвтілігіндегі периодты өзгерістер негізінен Күн активтілігінің 11 жылдық цикліне сай келеді. Бүл модуляция галактпкалық ғарыштық сәулелердің Күннен шығатын магниттік плазма ағынына (Күн желі) ілесуі және одан шашырауы салдарынан болады.
Ғарыштық сәулелердің шығу тегі жөніндегі гипотезалар бастапқы ғарыштық сәулелерді радиоастрономиялық тәсілдердің көмегімен зерттеуге байланысты шықты. Қазіргі көзқарас бойынша ғарыштық сәулелер аса жаңа жұлдыздардың қопарылысы кезінде пайда болады. Мұндай қопарылыстар кезінде плазмада пайда болған соққы толқыны зарядты бөлшектерді ~ 1015 эв-қа дейін, тіпті одан да жоғары энергияға дейін үдете алады.
Радиоастрономиялық тәсілдер арқылы ғарыштық сәулелердің (дәлірек айтқанда, оның электрондық компоненті) біздің Галактикадан тыс орналасқан көздері де (квазарлар) байқалды. Соңғы кезде анықталған астрофизикалық объектілер -- пульсарлар да ғарыштық сәулелердің жоғары энергиялы (1020 -- 1021 эв) бөлігінің көзі бола алады.
Әр түрлі табиғи көздерде үдетілген зарядты ауыр бөлшектер жұлдыз аралық кеңістікте күрделі траектория бойымен қозғалады. Сондықтан қозғалыс диффузиялық сипатта болады. Энергиясы 1017 -- 1018 эв шамасындағы бөлшектер біздің Галактикада ондаған миллион жыл бойы ұсталып қалуы мүмкін. Ғарыштық сәулелер құрамындағы бөлшектердің қозғалысы диффузиялық сипатта болатындықтан ғарыштық сәулелер ағыны, іс жүзінде, толық изотропты болады. Ғарыштық сәулелер құрамындағы радиоактивті ядролардың салыстырмалы мөлшері бойынша галактикалық ғарыштық сәулелердің жасы жуықтап анықталады. Ұзақ уақыт бойы ғарыштық сәулелер әсер еткен метеориттік заттардағы тұрақты және радиоактивтік изотоптардың құрамын зерттеу арқылы және өте ескі ағаштардың әр түрлі жылдық сақинасындағы радиоактивті көміртектің мөлшерін анықтау нәтижесінде ерте замандағы ғарыштық сәулелердің интенсивтілігі жөнінде болжам жасауға болады. Мұндай зерттеулер ғарыштық сәулелердің орташа интенсивтілігі миллиондаған жылдар бойы осы күнгі мөлшерінде болғандығын көрсетеді.
1.3. Екінші реттік ғарыштық сәулелер.
Бастапқы ғарыштық сәулелер құрамындағы жоғары энергиялы (бірнеше Гэв) протондар мен басқа ядролық бөлшектердің жер атмосферасындағы атом ядроларымен (негізінен азот пен оттек) әсерлесуі кезінде тұрақсыз элементар бөлшектер туады. Негізгі бөлігі зарядты (п+ және п~) және зарядсыз (п°) л-мезондардан немесе пиондардан тұратын бұл бөлшектердің өмір сүру уақыты 2,5*10-8 сек және 0,8*10 -16 сек. Сонымен қатар ықтималдығы аз К-мезондар, гиперондар мен лезде ыдырап кететін резонанстар да пайда болады.
5 - сурет. Ғарыштық сәулелердің атмосфра арқылы өту схемасы: γ - гамма кванттар, е - - электрондар, е+ - позитрондар, р - пратондар, n - нейтрондар.
Бастапқы протондар соқтығысу кезінде өз энергиясының біразын жоғалтады. Ыдырау кезінде пайда болған нуклондар (нейтрондар мен протондар) мен жоғары энергиялы зарядты пиондар ядролық әсерлесуге қатысады. Осы әсерлесу кезінде ауаның атомдары ыдырап пиондар пайда болады. Ядролық соқтығысулар кезінде ұшып шыққан нуклондар мен ыдырап үлгермеген жоғары энергиялы зарядты пиондар екінші реттік ғарыштық сәулелердің ядроактивтік компонентін құрайды. Бұл бөлшектердің атмосферадағы жаңа бөлшектерді бірнеше дүркін қайта тудыруы нәтижесінде екінші реттік ядроактивтік бөлшектердің тасқыны пайда болады. Бұл құбылыс салдарынан бөлшек энергиясының орташа мәні төмендейді. Жеке бөлшектің энергиясы 1 Гэв-тен төмендегенде жаңа бөлшектердің пайда болу процесі тоқтайды. Атмосфераға тереңдеп бойлаған сайын ғарыштық сәулелердің жалпы ағынындағы ядроактивтік компоненттің мөлшері азаяды. Ядроактивтік бөлшектердің атом ядроларымен әсерлесуінен пайда болған бейтарап пиондар (п°) лезде екі фотонға (ү) ыдырап кетеді: п0-2ү. Бұл процесс ғарыштық сәулелердегі электронфотондық компоненттің жұмсақ, яғни оңай жұтылатын бастапқы бөлігіп құрайды. Атом ядросының күшті электр өрісінде бұл фотондар электрон-позитрондық жұп туғызуға (ү -- е - + е+) қатысады.
6 - сурет. Ғарыштық сәулелердің түрлі компаненттері интенцивтілігінің биіктікке байланысты өзгеруі (500 С Солтүстік ендігі үшін), 1 - пратондар мен - бөлшектер, 2 - электроандық компонент, 3 - - мезондық компонент, 4 - толық интенцивтілік.
Ал тежелген сәуле шығару процесінде электрондар мен позитрондардан жаңа фотондар пайда болады. Каскадтық сипаты бар мұндай процестер кезінде жалпы бөлшектің саны тасқындай көбейетіндіктен электронфотондық нөсер байқалады. Электронфотондық нөсер п-мезондармен қатар бастапқы ғарыштық сәулелердегі жоғары энергиялы (100 Мэв) электрондар мен ү-кванттардың, β - электрондардың (зарядты бөлшектердің заттан өтуі кезінде бөлініп шығатын атомдық электрондардың) әсерінен де пайда болады. Энергиясы жеткілікті зарядты пиондар ғана ядролық каскадты дамытуға қатысады. Энергиясы төмендегенде олар ұшып келе жатып-ақ ыдырап кетеді. Зарядты пион мюонға және нейтриноға (ү) ыдырайды.
7 - сурет. Мыс колчеданы шығаратын жердің геолргиялық қысымы және ғарыштық сәулелердің интенсивтілігін бейнелейтін қисық сызық: А - рудалы зат; I - интенсивтіліктің эксперименттік қисық сызығы; II - интенсивтіліктің есептеп шығарылған қисық сызығы.
Ядролық актив тілігі төмен болғандықтан мюон затпен аз серлеседі және оның энергиясы атомдарды иондауға (электромагниттік әсерге) ғана жұмсалады. Сондықтан мюондар ағыны ғарыштық сәулелердің өткір компонентін құрайды. Өту қабілеттілігі жоғары және жұтылу коэффициенті зат тығыздығына тура пропорционал болғандықтан ғарыштық сәулелердің өткір компоненті жер астында жүргізілетін геофизикалық және инженерлік барлау жұмыстарында кеңінен қолданылады.
1.4. Ғарыштық сәулелерді зерттеу мәселелері.
Лабораториялар мен ғарыштық станциалардағы зерттеулер екі түрлі бағытта жүргізілуде. Ғарыштық ф и з и к а д а бөлшектерді жоғары және аса жоғары энергияға дейін үдететін негізгі процестердің табиғаты қарастырылады. Сонымен қатар ғарыштық сәулелер интенсивтілігінің вариациясы, оның құрамдық ерекшеліктері мен бұрыштың және энергиялық байланыстарын зерттеу арқылы планета аралық және жұлдыз аралық ортаның қасиеттері анықталады. Ғарыштық сәулелердің шығу көздерін іздеу үшін рентген және гамма-сәулелер аймағындағы радиоастрономия және астрономия бақылаулар кеңінен қолданылуда. Ядролық физика бағытындағы зерттеулер нәтижесінде үдеткіштерде алынбайтын нуклондардың (энергиясы 1012 эв-тан үлкен) атом ядроларымен соқтығысуы кезінде бөлшектердің көптеп пайда болуы, сонымен қатар мюондардың (п+ және п-мезондардың ыдырауынан пайда болатын мюондардан басқа) тікелей пайда болуы сияқты процестердің ерекшеліктері анықталуда. Жоғары энергиялы бөлшектердің қатысуымен жүретін құбылыстарды сипаттайтын теориялық модельдерді қолдануды анықтау мәселесі әзірше толық шешілген жоқ.
XX ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе
I. Ғарыштық сәулелер және оларды зерттеу мәселелері.
1. 1. Ғарыштық сәулелер туралы жалпы мәліметтер
1. 2. Галактикалық ғарыштық сәулелер
1. 3. Екінші реттік ғарыштық сәулелер
1. 4. Ғарыштық сәулелерді зерттеу мәселелері
II. Әсері: ғарыштық сәулелердің технологиялық және биологиялық эффектілері.
2. 1. Технологиялық әсерлесу
2. 2. Биологиялық әсерлесу
2. 3. Ғарыштық сәулелерден туатын радиациялық доза
2. 4. Моделдеу, мониторинг және Жер атмосферасындағы бөлшектер ағымын болжау
2.5. Нейтронды мониторларды пайдаланып бөлшектер ағымын бақылау мен болжау
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе
Иондаушы сәулелердің табиғи көздерінің бірі ғарыштық сәулелер болып табылады. Зарядты бөлшек үдеткіштері жасалғанға дейін ғарыштық сәулелер жоғары энергиялы иондаушы бөлшектердің бірден - бір көзі болды.
Ғарыштық сәулелерді зерттеу арқылы оның құрамындағы бөлшектердің үдетілу жолдары анықталып кейбір атмосфералық процестерді түсіндіруге болады. Сондықтан ғарыштық сәулелерді иондаушы сәулелердің көзі ретінде қарастырып олардың бағытын анықтау көкейкесті мәселелердің бірі болып саналады.
Ғарыштық сәулелер термині Гесса жүмысымен байланысты пайда болды, эртүрлі бөліктерде ауаның иондалу деңгейін зерттеген. Осы тәжірибеге дейін бірнеше уақыт бұрын жер бетінде ауа иондалады деп тұжырымдалған. Секунд сайын орташа есеппен 1см3-та 1 жүп ион түзіледі. Бүндай иондалудың себебі жөнінде сұрақ пайда болды. Болжам, ол радиоактивті заттарды сәулелендіріп жасалады, жекелей алғанда радон, оның іздері ауада болады, иондалу өзгертілмей сақталатыны анықталды және құрғақ ауа жабық ыдысқа орналасқанда онда бірнеше уақыт сақталады. Иондалудың азаятыны да анықталған, бірақ толығымен жоғалмайды, тұйық ыдыс 2,5 см жуандықтағы мырыш қабығымен қапталғанда. Бұл иондаушы сәуле көзі жабық ыдыс сыртында болатын болжамды дэлелдеді. Ал сэуленің өзі ү-сәулеге ұқсас, мырыш қабатынан өте алады. Бұл сәуленің көзі радиоактивті зат болады ма, жоқ па анықтау үшін Гюкель және Гесс ауаның иондалу тиімділігіне өлшеу жүргізді, оны 5000 м биіктікке дейінгі ауа шарында көтергенде тұйық ыдыста бекітілген.
Егер иондалу радиоактивті заттар есебінен жасалған болса, онда жерден бұл сәуленің тиімділігін жою мөлшері бойынша, ал нәтижесінде олардың иондалу деңгейі доғарады. Бірақ та өлшеу нәтижесі кездейсоқ болып шықты.
Иондалу тиімділігінің азаюы бірінші 1000 метрге көтерілгенде ғана байқалады, эрі қарай көтергенде азаю емес, тиімділіктің үлғаюы байқалады жэне 5000 м биіктікте иондалу үш есе көп болып шықты, жер бетіндегімен салыстырғанда.
Осы зерттеу нәтижесінде, жер бетіндегі ауаның иондалуы оның радиоактивті сәуле бөлуі арқылы ғана жүретіні жөнінде тұжырым жасалды, жекелей алғанда ол ғарыштан жерге өтетін жерден тыс түзілістің күші енетін сәуле әсерімен негізделген. Бұл сәулелер ғарыштық сәулелер деген атау алды.
Гесс тәжірибесінен кейін 50 жылдан астам уақыт өтті, осы уақыт аралығында ғарыштық сәулелерге тиімді зерттеулер жасалынды. Осы зерттеулердің нәтижесінде табиғатты зерттеудің нәтижесінде табиғаттың мүлде кездейсоқ қасиеті байқалды, электрондық позитрондық будың пайда болуы, олардың жоғалуы, әртүрлі салмақтағы мезонның пайда болуы және олардың өзара түзілісі сияқты.
I. Ғарыштық сәулелер және оларды зерттеу мәселелері.
1.1. Ғарыштық сәулелер туралы жалпы мәліметтер.
Ғарыштық сәулелер - әлем кеңістігінен Жерге үнемі келіп тұратын жоғары энергиялы бөлшектер. Олардың бастапқы сәуле деп аталатын негізгі бөлігі -- протондар. Сондай-ақ ғарыштық сәулелердің құрамында бастапқы бөлшектердің жер атмосферасындағы атом ядроларымен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатын элементар бөлкпектердің ағыны (екінші реттік сәуле) да болады.
Ғарыштық сәулелер элементар бөлшектердің құрылысы мен олардың түрленуін зерттеуге мүмкіндік беретін, жоғары және аса жоғары энергиялы бөлшектердің табиғи көзі болып табылады. Ғарыштық сәулелерді зерттеу арқылы оның құрамындағы бөлшектердің үдетілу жолдары анықталып, жұлдыз аралық (бәлкім, галактика аралық) ортадағы кейбір астрофиз. процестерді түсіндіруге болады. Зарядты бөлшек үдеткіштері жасалғанға дейін ғарыштық сәулелер жоғары энергиялы бөлшектердің бірден-бір көзі болды. Бастапқы космостық сәуле негізінен, энергиясы 109 эв-тан артық бөлшектерден тұрады. Тіпті кейбір жеке бөлшектің энергиясы 1020-1021 эв-қа дейін жетеді. Бұрын белгісіз болған көптеген элементар бөлшектер алғаш рет Ғарыштық сәулелердің құрамынан табылды. Олардың ыдырауы және атом ядросымен әсерлесуі жөніндегі алғашқы мағлұматтар да осы Ғарыштық сәулелерден алынды. Қазіргі үдеткіштердегі бөлшектердің энергиясы 1011 -- 1012 эв-тан аспайтындықтан, әлі де болса аса жоғары энергиялы бөлшектердің бір-бірімен әсерлесуі жөніндегі мәліметтер тек ғарыштық сәулелер арқылы ғана алынады.
Ғарыштық сәулелер негізінен Күн жүйесінен тыс кеңістіктен келеді. Бұл сәулелерді г а л а к т и к а л ы қ Ғарыштық сәулелер деп атайды. Ал Күн активтілігіне байланысты пайда болатын энергиясы төмен сәулелер күннен келетін ғарыштық сәулелер делінеді. Күн активтілігі жоғарылағанда ғарыштық сәулелердің бұл бөлігінің үлесі де едәуір артады. Аса жоғары энергиялы бөлшектер біздің Галактикадан тыс кеңістіктен (метагалактикадан) де келуі мүмкін. Жерге келетін ғарыштық сәулелер энергиясының шамасы Күн сәулесі энергиясының ағынынан әлдеқайда аз болады. Бүкіл Галактика масштабындағы ғарыштық сәулелер энергиясының орташа тығыздығы едәуір жоғары ( ~1 эвсм3) болады. Оның мөлшері гравитациялық энергияның, магнит өрісінің, жұлдыз аралық газ қозғалысы кинетикалық энергиясының, жұлдыздар шығаратын электромагниттік сәуле энергиясы тығыздықтарының қосындысына жуық. Сондыңтан, тұтасынан алғанда, ғарыштық сәулелер Галактика эволюциясына ықпал етуге тиіс.
Ғарыштық сәулелер физикасындағы зерттеу жұмыстары негізінен, ядролық физика (ғарыштық сәулелердің затпен әсерлесуі, пайда болуы, қасиеті және олардың элементар бөлшектермен әсерлесуі) және космостың физика (бастапқы ғарыштық сәулелердің құрамы мен бөлшектердің энергиялық спектрі, галактикалық және Күннен келетін ғарыштық сәулелердің пайда болуы мен таралуы, ғарыштық сәулелердің жер атмосферасымен, планета аралық кеңістіктегі күн желімен және соққы толқындармен әсерлесуі т.б.) деп аталатын екі бағытта жүргізіледі. Үдеткіштер техникасы өркендеген сайын бірінші бағыттағы зерттеулер жөғары энергия физикасына қарай ығысып барады. Ғарыш кеңістігінің Жерге жақын бөлігін спутниктердің және ғарыштық ракеталардың көмегімен тікелей зерттеудің нәтижесінде екінші бағыттағы зерттеулер алыстағы ғарыш объектілеріне қарай ауысуда. Ғарыштық сәулелердің көмегімен алынған мәліметтердің микродүние (өлшемі 10 -13 см - ден кіші) физикасы мен ғарыштық (108 -- 1028 см) физиканың дамуында ерекше маңызы бар. Ғарыштық сәулелердің ауаны иондалалатынын алғаш рет (1912) неміс физигі В. Гесс байқаған. Жер бетінен алыстаған сайын ауаның иондалу дәрежесі өсетіндіктен, Гесс бұл сәулелерді ғарыштан келеді деп жорамалдаған.
Магнит өрісінде орналасқан Вильсон камерасындағы ғарыштық сәулелердің ізін зерттеудің (Д. В. Скобельцын, 1927) және стратосфераға көтерілген газ разрядты есептеуіштер арқылы ғарыштық сәулелер бағытының ауытқуын бакылаудың (С.Н. Вернов және Р.Милликен 1935 -- 37) нәтижесінде бастапқы ғарыштық сәулелердің зарядты бөлшектерден (көбіне протондардан) тұратындығы анықталды. Жер бетінен шамамен 30 км биіктікке көтерілген ядролық фотоэмульсияда сутектен басқа ауыр элемент ядроларының да іздері байқалды (Б. Питерс т.б., 1948). Ғарыштық сәулелерді одан әрі зерттеу кезінде (1932 -- 49) позитрон, мюон, пи-мезон, К-мезон, Л-гиперон сияқты көптеген бөлшектер табылды. Вильсон камерасында нөсерлер деп аталатын, бір жерден шығып бір бағытта таралатын бөлшектер тобын алғаш рет (1932) П. Блэкетт пен Дж. Оккпалини ашты. Ғарыштық сәулелердің биік таудағы станциялары (В. И. Векслер, Н. А. Добротин т. б.) мен стратосферада (С. Н. Вернов т. б.) жүргізілген зерттеулер арқылы екінші реттік ғарыштық сәулелер бастапқы сәуле құрамындағы белшектердің ауадағы атом ядроларымен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатыны дәлелденді.
1.2. Галактикалық ғарыштық сәулелер.
В.Л.Гинзбург пен И.С.Шкловский ұсынған (1955) гипотеза бойынша аса жаңа жұлдыздар галактикалық ғарыштық сәулелердің көзі болып есептеледі. Жердің жасанды спутниктері мен планета аралық автомат станциалардағы тіркеуіш аппараттардың көмегімен бастапқы ғарыштық сәулелер тікелей зерттеле бастады. Протон сериялы спутниктерде энергиясы ~ 1015 эв-қа дейінгі бастапқы сәуле бөлшектері тікелей анықталды. Сов. Луноход-1 т. б. қондырғылардың көмегімен ғарыштық сәулелердің құрамы жер магнитосферасынан тыс аймақта ұзақ уақыт бойы зерттелді. Эксперименттік зерттеулердің нәтижесінде ғарыштық сәулелердің таралу бағыты жағынан изотропты болатындығы, яғни барлық бағытта бірдей таралатындығы анықталды. Жердің магнит өрісімен әсерлесуі салдарынан (Лоренц күші) зарядты бөлшектер бастапқы бағыттан ауытқиды. Сондықтан жер бетіндегі ғарыштық сәулелердің интенсивтілігі мен энергиялық спектрі, бақылау нүктесінің геомагниттік координатасы мен сәуленің түсу бағытына байланысты өзгереді. Геомагниттік өрістің әсері оның күш сызықтары мен бөлшектің қозғалу бағыты арасындағы бұрыштың шамасына пропорционал болады.
Бастапқы Ғарыштық сәулелер құрамында 90% - тей протондар, 7% - ке жуық α - бөлшектер және аз ғана мөлшерде (1%) басқа элемент ядролары бар.
Осыған қарамастан ғарыштық сәулелер энергиясының 50% - ке жуығы реттік нөмірі бірден артық (Z 1) элемент ядролары арқылы тасымалданады. Ғарыштық сәулелер құрамында Li, Ве, В сияқты табиғатта аз таралған элементтер көбірек кездеседі, сонымен қатар ауыр ядролар (Z 6) да болады. Ғарыштық сәулелер көзінде көбіне ауыр ядролар үдетіледі де, жеңіл ядролар олардың жұлдыз аралық заттармен әсерлесуі кезінде пайда болады.
Ғарыштық сәулелер құрамында электрондар мен позитрондар (~1%), сондай-ақ жоғары энергиялы (100 Мэв-тан жоғары) фотондар (~ 0,01 %) да бар. Үлесі аз болғанмен фотондар (γ - кванттар) ғарыштық сәулелер көздерін анықтауда елеулі роль атқарады. Өйткені фотондар магнит өрісінде езінің бағытын өзгертпейді. Жер магнитосферасындағы радиациялық белдеулердің пайда болуында ғарыштық сәулелердің шешуші маңызы бар.
Күн бетінде байқалатын хромосфералық атқылау кезінде ғарыштық сәулелердің интенсивтілігі қысқа мерзімге болса да артады.
4 - сурет. Бастапқы ғарыштық сәуле құрамындағы ядролардың фотоэмульсиядағы іздері ( Z - химиялық элементтің реттік номері)
Кейбір хромосфералық атқы-лау кезінде ғарыштық сәулелердің Күннен келетін бөлігі галактикалық бөлігінен жүздеген есеге дейін артып кетеді (мыс, 1956 ж. 23 ақпанда байқалған атқылауда 300 есеге дейін артты). Галактикалық ғарыштық сәулелерге қарағанда Күннен келетін ғарыштық сәулелердің энергиясы аз (энергетикалық спектрі жұмсақ) болады. Ол орта есеппен алғанда жалпы интенспвтіліктің бірнеше процентін ғана құрайды. Күннен келетін ғарыштық сәулелер жоғарғы ендіктегі ионосфера қабатына елеулі әсерін тигізеді. Бұл сәулелердің энергетикалық спектрі және олардың таралуы мен бұрыштық анизотропиясы жөніндегі мәліметтер планета аралың кеңістіктегі магнит өрісінің құрылысы жөнінде нақты деректер алуға мүмкіндік береді.
Сәуле ағынының өзгерісін зерттеу геомагниттік ұйтқу, полярлық жар-қыл сияқты көптеген геофизикалық құбылыстарды түсіндіруге көмектеседі. Га-лактпкалық ғарыштық сәулелер интенспвтілігіндегі периодты өзгерістер негізінен Күн активтілігінің 11 жылдық цикліне сай келеді. Бүл модуляция галактпкалық ғарыштық сәулелердің Күннен шығатын магниттік плазма ағынына (Күн желі) ілесуі және одан шашырауы салдарынан болады.
Ғарыштық сәулелердің шығу тегі жөніндегі гипотезалар бастапқы ғарыштық сәулелерді радиоастрономиялық тәсілдердің көмегімен зерттеуге байланысты шықты. Қазіргі көзқарас бойынша ғарыштық сәулелер аса жаңа жұлдыздардың қопарылысы кезінде пайда болады. Мұндай қопарылыстар кезінде плазмада пайда болған соққы толқыны зарядты бөлшектерді ~ 1015 эв-қа дейін, тіпті одан да жоғары энергияға дейін үдете алады.
Радиоастрономиялық тәсілдер арқылы ғарыштық сәулелердің (дәлірек айтқанда, оның электрондық компоненті) біздің Галактикадан тыс орналасқан көздері де (квазарлар) байқалды. Соңғы кезде анықталған астрофизикалық объектілер -- пульсарлар да ғарыштық сәулелердің жоғары энергиялы (1020 -- 1021 эв) бөлігінің көзі бола алады.
Әр түрлі табиғи көздерде үдетілген зарядты ауыр бөлшектер жұлдыз аралық кеңістікте күрделі траектория бойымен қозғалады. Сондықтан қозғалыс диффузиялық сипатта болады. Энергиясы 1017 -- 1018 эв шамасындағы бөлшектер біздің Галактикада ондаған миллион жыл бойы ұсталып қалуы мүмкін. Ғарыштық сәулелер құрамындағы бөлшектердің қозғалысы диффузиялық сипатта болатындықтан ғарыштық сәулелер ағыны, іс жүзінде, толық изотропты болады. Ғарыштық сәулелер құрамындағы радиоактивті ядролардың салыстырмалы мөлшері бойынша галактикалық ғарыштық сәулелердің жасы жуықтап анықталады. Ұзақ уақыт бойы ғарыштық сәулелер әсер еткен метеориттік заттардағы тұрақты және радиоактивтік изотоптардың құрамын зерттеу арқылы және өте ескі ағаштардың әр түрлі жылдық сақинасындағы радиоактивті көміртектің мөлшерін анықтау нәтижесінде ерте замандағы ғарыштық сәулелердің интенсивтілігі жөнінде болжам жасауға болады. Мұндай зерттеулер ғарыштық сәулелердің орташа интенсивтілігі миллиондаған жылдар бойы осы күнгі мөлшерінде болғандығын көрсетеді.
1.3. Екінші реттік ғарыштық сәулелер.
Бастапқы ғарыштық сәулелер құрамындағы жоғары энергиялы (бірнеше Гэв) протондар мен басқа ядролық бөлшектердің жер атмосферасындағы атом ядроларымен (негізінен азот пен оттек) әсерлесуі кезінде тұрақсыз элементар бөлшектер туады. Негізгі бөлігі зарядты (п+ және п~) және зарядсыз (п°) л-мезондардан немесе пиондардан тұратын бұл бөлшектердің өмір сүру уақыты 2,5*10-8 сек және 0,8*10 -16 сек. Сонымен қатар ықтималдығы аз К-мезондар, гиперондар мен лезде ыдырап кететін резонанстар да пайда болады.
5 - сурет. Ғарыштық сәулелердің атмосфра арқылы өту схемасы: γ - гамма кванттар, е - - электрондар, е+ - позитрондар, р - пратондар, n - нейтрондар.
Бастапқы протондар соқтығысу кезінде өз энергиясының біразын жоғалтады. Ыдырау кезінде пайда болған нуклондар (нейтрондар мен протондар) мен жоғары энергиялы зарядты пиондар ядролық әсерлесуге қатысады. Осы әсерлесу кезінде ауаның атомдары ыдырап пиондар пайда болады. Ядролық соқтығысулар кезінде ұшып шыққан нуклондар мен ыдырап үлгермеген жоғары энергиялы зарядты пиондар екінші реттік ғарыштық сәулелердің ядроактивтік компонентін құрайды. Бұл бөлшектердің атмосферадағы жаңа бөлшектерді бірнеше дүркін қайта тудыруы нәтижесінде екінші реттік ядроактивтік бөлшектердің тасқыны пайда болады. Бұл құбылыс салдарынан бөлшек энергиясының орташа мәні төмендейді. Жеке бөлшектің энергиясы 1 Гэв-тен төмендегенде жаңа бөлшектердің пайда болу процесі тоқтайды. Атмосфераға тереңдеп бойлаған сайын ғарыштық сәулелердің жалпы ағынындағы ядроактивтік компоненттің мөлшері азаяды. Ядроактивтік бөлшектердің атом ядроларымен әсерлесуінен пайда болған бейтарап пиондар (п°) лезде екі фотонға (ү) ыдырап кетеді: п0-2ү. Бұл процесс ғарыштық сәулелердегі электронфотондық компоненттің жұмсақ, яғни оңай жұтылатын бастапқы бөлігіп құрайды. Атом ядросының күшті электр өрісінде бұл фотондар электрон-позитрондық жұп туғызуға (ү -- е - + е+) қатысады.
6 - сурет. Ғарыштық сәулелердің түрлі компаненттері интенцивтілігінің биіктікке байланысты өзгеруі (500 С Солтүстік ендігі үшін), 1 - пратондар мен - бөлшектер, 2 - электроандық компонент, 3 - - мезондық компонент, 4 - толық интенцивтілік.
Ал тежелген сәуле шығару процесінде электрондар мен позитрондардан жаңа фотондар пайда болады. Каскадтық сипаты бар мұндай процестер кезінде жалпы бөлшектің саны тасқындай көбейетіндіктен электронфотондық нөсер байқалады. Электронфотондық нөсер п-мезондармен қатар бастапқы ғарыштық сәулелердегі жоғары энергиялы (100 Мэв) электрондар мен ү-кванттардың, β - электрондардың (зарядты бөлшектердің заттан өтуі кезінде бөлініп шығатын атомдық электрондардың) әсерінен де пайда болады. Энергиясы жеткілікті зарядты пиондар ғана ядролық каскадты дамытуға қатысады. Энергиясы төмендегенде олар ұшып келе жатып-ақ ыдырап кетеді. Зарядты пион мюонға және нейтриноға (ү) ыдырайды.
7 - сурет. Мыс колчеданы шығаратын жердің геолргиялық қысымы және ғарыштық сәулелердің интенсивтілігін бейнелейтін қисық сызық: А - рудалы зат; I - интенсивтіліктің эксперименттік қисық сызығы; II - интенсивтіліктің есептеп шығарылған қисық сызығы.
Ядролық актив тілігі төмен болғандықтан мюон затпен аз серлеседі және оның энергиясы атомдарды иондауға (электромагниттік әсерге) ғана жұмсалады. Сондықтан мюондар ағыны ғарыштық сәулелердің өткір компонентін құрайды. Өту қабілеттілігі жоғары және жұтылу коэффициенті зат тығыздығына тура пропорционал болғандықтан ғарыштық сәулелердің өткір компоненті жер астында жүргізілетін геофизикалық және инженерлік барлау жұмыстарында кеңінен қолданылады.
1.4. Ғарыштық сәулелерді зерттеу мәселелері.
Лабораториялар мен ғарыштық станциалардағы зерттеулер екі түрлі бағытта жүргізілуде. Ғарыштық ф и з и к а д а бөлшектерді жоғары және аса жоғары энергияға дейін үдететін негізгі процестердің табиғаты қарастырылады. Сонымен қатар ғарыштық сәулелер интенсивтілігінің вариациясы, оның құрамдық ерекшеліктері мен бұрыштың және энергиялық байланыстарын зерттеу арқылы планета аралық және жұлдыз аралық ортаның қасиеттері анықталады. Ғарыштық сәулелердің шығу көздерін іздеу үшін рентген және гамма-сәулелер аймағындағы радиоастрономия және астрономия бақылаулар кеңінен қолданылуда. Ядролық физика бағытындағы зерттеулер нәтижесінде үдеткіштерде алынбайтын нуклондардың (энергиясы 1012 эв-тан үлкен) атом ядроларымен соқтығысуы кезінде бөлшектердің көптеп пайда болуы, сонымен қатар мюондардың (п+ және п-мезондардың ыдырауынан пайда болатын мюондардан басқа) тікелей пайда болуы сияқты процестердің ерекшеліктері анықталуда. Жоғары энергиялы бөлшектердің қатысуымен жүретін құбылыстарды сипаттайтын теориялық модельдерді қолдануды анықтау мәселесі әзірше толық шешілген жоқ.
XX ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz